Аналого-Цифровые интегральные схемы

Как нам обустроить российскую микроэлектронику. Часть 1

Версия для печати

В отечественной микроэлектронике произошли существенные изменения: появились полупроводниковые производства, способные выпускать микросхемы с проектными топологическими нормами 0,09-0,18 микрон, запланирован запуск производств уровней 0,045 – 0,065 микрон. Такие технологические уровни достаточны для обеспечения отечественных систем вооружений отечественными же микросхемами.

Создание современного производства – это только половина пути, другая половина заключается в разработке необходимой номенклатуры микросхем, составляющей не менее нескольких тысяч наименований для систем специального назначения. Государство в рамках федеральных целевых программ выделяет значительные средства для финансирования разработки и освоения в производстве большого количества микросхем различных типов. При этом замещение импортных изделий отечественными аналогами проводится наиболее очевидным путем - определением типономиналов микросхем иностранного производства, используемых в отечественном вооружении, сокращением такого списка до необходимого и разработкой отечественных аналогов.

Этот путь следует признать магистральным. Однако здесь, даже при наличии достаточного финансирования, подстерегают различные препятствия. Одним из них является привычка разработчиков аппаратуры использовать импортные микросхемы. Это удобно: широчайшая номенклатура, многочисленные дилеры, техническая поддержка, подробные спецификации и инструкции по применению. Вторая проблема – это выстроенная и отлаженная система, включающая госслужбы, направленная на быстрое внедрение иностранных микросхем в отечественную аппаратуру. Это и аккредитованные центры сертификации иностранных микросхем, и выстроенный механизм подписания государственными органами решений о применении таких микросхем и т.д.

В итоге сложилась ситуация, когда дизайнеры с трудом разработали хорошую микросхему, а ее применение блокируется (их коллегами - инженерами приборостроения) под любым формальным предлогом. Специалисту обосновать применение импортных микросхем не составит труда, даже если отечественный аналог превосходит импортный. Еще труднее доказать возможность использования отечественных микросхем в тех областях, в которых используются импортные микросхемы с избыточными параметрами. Остановимся на вопросе, для чего вообще нужно импортозамещение.

Во-первых, аппаратура будет намного совершеннее, если разработка приборов и создание элементной базы проводятся в тесном сотрудничестве специалистов в области аппаратостроения и микроэлектроники. Во-вторых, решается проблема появления в аппаратуре некачественных микросхем. В-третьих, обеспечивается независимость от ограничений, накладываемых странами-производителями.

И, наконец, очевидным преимуществом является уход от проблемы "закладок". Закладка – это изменение схемы, топологии или технологии изготовления микросхемы, специально произведенное для подмены штатных микросхем с целью нарушения их работоспособности во время выполнения рабочей программы. Теоретически закладки могут быть выполнены на схемном, топологическом или технологическом уровнях. Закладка может заблокировать работу микросхемы при получении специального сигнала, по истечении определенного времени и т.д. Закладку очень трудно обнаружить (фактически невозможно), но достаточно просто вставить, даже если вы используете свою топологию и только производите микросхему в режиме foundry за рубежом. С помощью закладки можно заблокировать работу оружия на любой стадии.

Таким образом импортные комплектующие, включая микросхемы, - это эффективное противооружие. Я хочу подчеркнуть, что, когда речь идет о закладках, имеются в виду не какие-то малосущественные детали, а новый тип оружия, очень эффективный и дешевый.

Никоим образом не отрицая необходимость движения по основному пути, попробуем предложить и другой подход, обходящий наиболее острые препятствия. Основой этого подхода будет идея сконцентрировать внимание на тех микроэлектронных продуктах, в которых кровно заинтересованы разработчики аппаратуры и в которых можно добиться мирового лидерства. Основные положения альтернативного подхода следующие:

1. Развитие прорывных направлений. Есть значимые для техники специального назначения направления, в которых отечественным предприятиям легче выйти на мировой уровень. Например, производство интегральных схем на подложках типа кремний на сапфире - КНС. Существует уникальная возможность выйти в мировые лидеры в этой технологии двойного назначения. Технология позволяет получать качественные микросхемы различных типов: радиочастотные, аналоговые, цифровые, которые при этом еще и обладают высокой радиационной стойкостью, что чрезвычайно важно для космических и атомных приложений. Технология сложна, поэтому ограничена в гражданском применении. В России существуют материалы и инфраструктура, необходимые для разработки и производства таких ИС. Отечественные предприятия выпускают современные сапфировые подложки, востребованные на мировом рынке, выращивают эпитаксиальный кремний на подложках, обладают маршрутами разработки и изготовления приборов и имеют специалистов, профессионально работающих в этой области.

В этом направлении, которое не развивается столь стремительно, как микроэлектроника стандартных изделий из-за ограниченности рынка, можно пытаться выйти в лидеры.

Другим примером направления, которое востребовано и вполне претендует на роль прорывного на рынке микросхем специального назначения, является направление радиационно-стойкой энергонезависимой памяти.

2. Развитие "конфигурируемых" решений. Под "конфигурируемыми" решениями мы понимаем такие решения, в которых одни и те же функциональные свойства аппаратуры достигаются путем использования программируемых (на разных этапах) микросхем. В первую очередь это касается ПЛИС. Технологический уровень ПЛИС всегда несколько запаздывает относительно передового уровня, и это дает шанс выйти в лидеры. Для этого надо поставить работы по проектированию не только микросхем аналогов, но и собственного программного обеспечения.

3. Развитие направления "полуфабрикатов", из которых можно формировать законченные блоки. К "полуфабрикатам" можно отнести базовые матричные кристаллы, сложные функциональные и IP – блоки, библиотеки элементов. Представляется целесообразным следующий подход: центральные компоненты системы, такие как процессоры, память, выбираются из ограниченного ряда отечественных разработок, а все остальные многочисленные компоненты собираются на основе отечественных же "полуфабрикатов".

4. Развитие направления разработки микросхем с уникальными уровнями устойчивости к внешним воздействиям: повышенная радиационная стойкость, расширенный температурный диапазон, повышенная помехозащищенность, усиленная стойкость к другим климатическим воздействиям и т.д.

Необходимо подчеркнуть, что по всем предложенным пунктам у отечественных предприятий уже есть существенные заделы и наработанные решения, что позволит в обозримой перспективе добиться поставленной цели – выхода в мировые лидеры. Двигаясь в этом направлении, можно решить несколько задач, и прежде всего обеспечить лояльность разработчиков аппаратуры к отечественным микросхемам как к лучшим в своем классе, тем самым решив проблему внедрения отечественных микросхем в системы вооружения.

Также концентрация на получении передовой компонентной базы с лучшими характеристиками позволит выйти на мировой рынок, что повысит экспортный потенциал, решит проблемы загрузки производств и зависимости отрасли от государственного финансирования.

В.В. Эннс


источник: http://www.comnews.ru/node/67227#ixzz2n4Aki3S5

Вернуться к разделу